预紧式准零刚度隔冲器的隔冲性能研究

在实际工程应用中,振动冲击环境十分复杂,传统的线性隔冲器、准零刚度隔冲器在平衡位置鲁棒性较差。针对这一问题,提出一种预紧式准零刚度(PQZS)隔冲器,通过在平衡位置设置一定的预紧力来提高平衡位置附近的稳定性。为研究预紧式准零刚度隔冲器的隔冲性能,首先,基于碟簧的准零刚度特性设计含预紧力的准零刚度碟簧组件,将其作为隔冲器的弹性元件;然后,根据碟簧组件的力学特性,建立PQZS隔冲器强迫振动微分方程,并通过四阶龙格库塔法获得微分方程解;接着,对比PQZS隔冲器与线性隔冲器、双限位隔冲器在不同冲击环境下的抗冲性能,以及分析几类阻尼对PQZS隔冲器的抗冲性能影响;最后,通过冲击试验验证PQZS隔冲器理论计算结果。结果说明,PQZS隔冲器不仅能够提高静平衡位置鲁棒性,还能够提高抗冲击特性;另外通过妥协阻尼力和弹性力,能够获得几种阻尼条件下的最优缓冲系数;而且PQZS隔冲器冲击试验与理论计算结果吻合,验证了PQZS隔冲器理论模型的合理性和准确性。     

粘性阻尼在硬特性刚度隔冲系统中的作用

长期以来,一直认为对于持续时间很短的(毫秒范围内)的冲击,阻尼对最大的结构响应没有显著的影响,因此隔冲系统通常都只是从刚度上进行设计.随着磁流变/电流变阻尼器等的出现,在冲击隔离中使用阻尼或半主动阻尼逐渐成为研究的热点.但主要集中在地震防护等冲击持续时间较长或只关心相对位移幅值的应用中.而对于舰船设备这类,遭受持续时间很短(十毫秒量级)的冲击,但又对冲击隔离效率和相对位移幅值都有严格要求的冲击隔离问题,这方面的研究很少,通过对粘性阻尼在硬特性刚度隔冲系统中的作用的研究,表明阻尼可以明显改善隔冲系统的隔冲性能,同时也发现刚度的硬特性的增强可以提升阻尼在冲击隔离中的作用.     

粘性阻尼在软特性刚度隔冲系统中的作用研究

长期以来,一直认为对于持续时间很短的(毫秒范围内)的冲击,阻尼对最大的结构响应没有显著的影响,因此隔冲系统通常都只是从刚度上进行设计。随着磁流变/电流变阻尼器等的出现,在冲击隔离中使用阻尼或半主动阻尼逐渐成为研究的热点。但主要集中在地震防护等冲击持续时间较长或只关心相对位移幅值的应用中。而对于舰船设备这类,遭受持续时间很短(十毫秒量级)的冲击,但又对冲击隔离效率和相对位移幅值都有严格要求的冲击隔离问题,这方面的研究很少,通过对粘性阻尼在软特性刚度隔冲系统中的作用的研究,表明阻尼可以改善软特性刚度隔冲系统的隔冲性能,但是,随着刚度的软特性的增强,阻尼对隔冲性能的提升作用随之下降。     

一种活塞式推冲器的优化设计及应用

针对活塞式推冲器冲击速度偏大的问题,从火药燃烧性能优化、增加液体阻尼等方面入手提出了解决方案。用伯努力方程对影响冲击速度的关键因素进行了理论分析,结果表明液体阻尼可以大大减弱冲击速度对燃气室压力的敏感程度,进而减小活塞杆对后接装置的冲击力。运用液体阻尼技术,设计了一种井下地震层析成像系统用推冲器,经现场使用,解卡成功率达100%,为以后同类推冲器设计提供了重要参考。     

新型高阻尼弹簧及其性能研究

主要研究一种新型高阻尼弹簧(填充金属丝和浸沥青的弹簧)的阻尼性能，通过实验得到，普通弹簧在填充金属丝和浸透沥青后，可以提高阻尼。填充少量金属丝的弹簧阻尼表现为库仑阻尼，而填充金属丝的量增加到一定程度后，则表现为粘性阻尼，实验研究还得到了阻尼弹簧的阻尼随金属丝填充率的变化关系。最后，还进行了用高阻尼弹簧对受简谐荷载强迫振动梁做动力吸振的实验研究，结果表明，用高阻尼弹簧做TMD具有良好的减振效果。     

《基于控制体积法及等效粘性阻尼法的空气弹簧冲击数值仿真》

基于空气弹簧的冲击试验,采用等效粘性阻尼代替气滞、气粘及材料阻尼,结合控制体积方法,应用Abaqus/Explicit软件模块,分析变壁厚空气弹簧的振动冲击过程,获得空气弹簧的运动量及气囊状态量。对比试验结果表明：等效粘性阻尼及控制体积法能比较准确地描述空气弹簧的振动冲击状态,验证该方法的有效性,为气囊等类似结构的力学性能分析及设计提供一种很好的预测手段。     

振动和冲击隔离中阻尼作用与取值范围分析

在振动隔离（隔振）和冲击隔离（隔冲）中阻尼起着十分重要的作用。由于二者的物理过程不同，故阻尼所起的作用也不一样，从而取值范围也不同。本文主要是结合有关文献，从理论上对积极隔振和积极隔冲中的阻尼作用进行分析，给出了对于积极隔振，阻尼比取0．1左右；对积极隔冲，阻尼比应在0．15—0．35，以供读者在从事振动和冲击隔离设计时参考。     

非牛顿流体阻尼器冲击缓冲实验及其建模仿真

建立一种用于描述非牛顿流体阻尼器的冲击缓冲过程的数学模型,并对阻尼器进行相应的实验。利用实验结果对模型参数进行辨识,获得碰撞环节参数及阻尼器的阻尼系数和速度指数。结果表明,这种抗冲类阻尼器与普通流体阻尼器的设计不同,它需考虑碰撞环节的参数,而这些参数对碰撞冲击力峰值具有很大的影响。在缓冲环节中,阻尼力随时间延长近似线性下降,阻尼器具有良好的耗能特性。研究结果对抗冲类阻尼器的设计提供参考。     

复合阻尼隔振器

复合阻尼无谐振隔振器是新开拓的非线性阴尼隔振器.它是针对以往隔振技术大多以牺牲低频利益为代价来换取高频段较好的隔振、隔声、防冲效果这一方法的弊端而研制的.特别是军用电子设备、精密仪器,它们所受的环境条件十分恶劣,需要宽频域良好的振动、冲击防护,一般隔振技术难于满足它们的要求.复合阻尼隔振器的特点是具有三维库仑与粘性复合阻尼,特别是采取了库仑摩擦阻尼振幅反馈,摩擦偶件的自补偿和库仑阻尼的柔性支承技术,保证了隔振器在低频能有效地抑制共振,而当振动频率高于12～15Hz时又有良好的隔离效果.所研究的非线性传递特性计算方法和计算机软件经实验证实可信.该产器正在陀螺罗径上应用.     

斜支承弹簧包装系统冲击特性研究

以斜支承弹簧系统为研究对象,建立了矩形脉冲激励下系统非线性动力学方程。以系统加速度响应峰值与脉冲激励幅值之比为反映系统在冲击作用下的响应指标,以脉冲激励时间为变量建立系统的冲击谱。讨论了脉冲激励幅值以及系统阻尼等对冲击谱的影响规律。研究表明,脉冲激励幅值、系统支撑角、系统阻尼等对系统冲击响应峰值影响显著,增加系统阻尼可使系统加速度响应峰值明显降低。研究结论可为斜支撑弹簧减振系统的设计提供理论依据。     

增强泡沫塑料隔振器动态性能的实验研究

对一种增强泡沫塑料隔振器动态性能进行实验研究,研究表明:这种隔振器具有强非线性滞后特性,恢复力受频率和振幅影响并与变形历史有关,恢复力滞后回线的形状和大小与隔振器的刚度和阻尼特性有关。针对隔振器的强非线性滞后特性,提出从能量分析出发,将这一复杂系统中的恢复力分解成保守力与非保守力,即将隔振器恢复力分解成弹性恢复力和阻尼力,由此提出建立能合理描述隔振器动力学特性数学模型的建模方法。实践证明:这是一种巧妙的建模方法,它为这类隔振器数学模型建立及参数辨识提供了有效手段,为隔振器动力学设计及动力优化奠定了良好基础。本文作者提出的研究方法对其它非线性滞后系统的分析有借鉴作用。     

Ruzicka隔振器在冲击隔离中的特性和作用

传统的隔振器是在保证隔振效果的前提下再考虑抗冲击问题,所以一般刚度较小,冲击隔离率虽高,却容易造成较大的相对位移,而在附加限位器后,由于刚度突变,又容易引起二次冲击。建立Ruzicka抗冲系统模型,在能量守恒定律的前提下,得到传统的及Ruzicka抗冲系统的缓冲系数。结果表明,在某些参数域内,Ruzicka隔振器具有更优的抗冲性能。文中对Ruzicka抗冲系统进行无量钢化,以基础加速度半正弦波作为冲击输入,计算系统在不同参数条件下的冲击响应,得到具有较高抗冲击性能的参数域。冲击响应的计算也表明了在传统抗冲系统严重失效的情况下,Ruzicka隔振器仍然将被隔离设备的最大加速度和相对位移限制在允许的范围内。     

SU型隔振器的设计和研究

本文介绍一种最新设计的ＳＵ型隔振器,其具有较好的隔振性能和良好的抗冲击性能。本文阐述了ＳＵ型隔振器的数学模型、结构参数优化、固有频率的理论设计计算,并进行了样品的静变形、固有频率、阻尼、最大冲击变形等一系列试验测量,结果表明理论计算一试验测试两者完全吻合,完全符合船用隔振器的使用要求,可广泛用于船舶设备和浮筏隔振抗冲击中。     

半主动干摩擦阻尼器在隔振系统中的抗冲击优化设计研究

建立了吸力型电磁铁的电磁和动力学模型,得到了控制电压与电磁力的关系,通过调节施加在摩擦片上的电磁力,达到控制干摩擦力的目的,从而得到了一个新型半主动式的干摩擦阻尼器。根据最优抗冲力理论,设计了半主动式干摩擦阻尼器与隔振器并联的隔振抗冲系统。通过PID控制,该设计可以在不影响隔振性能的同时,极大的提高系统的抗冲击性能。冲击响应和极限性能分析的结果均表明：该优化设计比传统的抗冲设计具有更高的抗冲击性能。     

主动式冲击隔离的快速回复性理论研究

对主动式抗大冲击隔离器快速回复性进行了理论描述,建立了其数学模型。利用Pontyagin最大值原理对模型进行了求解,得出快速回复性隔离器的隔离力控制是一个最大力量控制,在此基础上给出了主动式快速回复冲击隔离器的特征参数,指明了其工程实现方法。研究填补了主动式冲击隔离理论在快速回复性方面的空白。     

钢丝绳隔振器综合力学性能试验研究

针对某电子器件同时承受强振动和过载的隔振设计要求，通过试验研究三种不同刚度的钢丝绳隔振器兼顾隔振、隔冲和抗过载的综合能力。试验结果表明，刚度较大的隔振器在承受高量级随机激励时具有一定的隔振能力、抗冲击和过载的性能较好。钢丝绳隔振器具有明显的非线性特性，只能对其进行特定条件下的参数识别。     

刚度特性对八连杆隔离器隔振、隔冲性能的影响分析

为提高惯导设备隔离器的防护能力,设计了一种能够大幅度卸载任意方向冲击载荷的多杆并联隔离器,并选择能以小变形承受大载荷的碟簧作为弹性元件。同时,为分析隔离器的刚度特性及其对隔离器隔振、隔冲性能的影响,进行了准静态压缩实验、振动试验和冲击试验。研究发现,随着隔冲杆中碟簧数量增加,预紧力增大,弹性元件的准零刚度特性渐强,垂向及水平向隔振能力产生不同程度的削弱。在隔冲性能上,当准零刚度特性较为明显时,试验和仿真计算得到的加速度响应峰值更大,但随冲击载荷增加,隔离率趋于稳定。最后得出,当弹性元件具有较弱的准零刚度特性时,有利于保证隔离器在复杂冲击环境下,保持较好隔振、隔冲能力,为多杆并联隔离器的优化设计提供了参考。     

钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

采用气缸式冲击模拟台对钢丝绳隔振器进行了冲击特性试验研究，介绍了试验系统及测量方法。在比较符合舰船实际冲击环境的情况下，获得了钢丝绳隔振器压缩和拉伸方向完整的特性曲线。试验结果分析表明，钢丝绳隔振器表现出明显的冲击软化现象，其冲击刚度特性小于静刚度和动刚度，而且它具有大阻尼耗能特性，是比较理想的抗冲元件。     

橡胶钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

冲击刚度及阻尼是隔振器的重要参数,对隔振系统设计起重要作用。采用落锤式冲击方法对橡胶钢丝绳隔振器的冲击刚度及阻尼进行测试。将负载质量的加速度时间曲线转化为隔振器的迟滞回线以求解其冲击刚度及等效阻尼,并用多项式对冲击刚度进行拟合。不同工况下的数据结果表明:橡胶钢丝绳隔振器的弹性恢复力与隔振器的变形在小变形情况下基本呈线性关系,且随着冲击位移的增大而呈三次函数关系;整个冲击过程的等效冲击刚度正比于冲击过程的初始冲量;但其阻尼系数随最大变形量先增大后减小。上述结论对橡胶钢丝绳隔振器的工程选型及应用具有指导作用。     

利用气体炮技术测定隔振器冲击特性

提出了一种测量隔振器冲击特性的方法。通过气体炮发射的炮弹撞击砧块,使之获得一定的初速度,再 利用砧块的惯性对隔振器施加冲击载荷。使用激光位移传感器和测力钢块分别测量力和位移。从而解决了施加可控冲 击载荷和冲击条件下数据测量的问题。